Bab 1 dan 2

Post on 14-Apr-2016

222 views 0 download

Transcript of Bab 1 dan 2

APP A-1

APPENDIX A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Dimetil Eter direncanakan = 150,000 ton/tahun = 150000000Jumlah hari kerja = 1 tahun = 330 hariJumlah waktu kerja perhari = 1 hari = 24 jamKapasitas produksi Dimetil eter = 150,000

x1000

x1

x1

tahun ton 330 24= 18939.39 kg/jam

mol/ tahun 6511961.53425 3255980.76712 + 3255980.7671mol/jam 822.217365436 411.108682718 + 411.10868272kg/jam 26345.4442755 18939.3939394 + 18939.393939

= 26345.44

Komponen ArC 12.0107H 1.0079O 15.9994

= 32.0419 Kg/kmol

= 18.0151 Kg/kmol

= 46.06907 Kg/kmol

Perhitungan Bahan Baku

a. = 99.0% x 26345.444 = 26081.9898 kg/jam

= 1.0% x 26345.444 = 263.4544 kg/jam

= 26345.4443 kg/jam

1. Reaktor (R-110)

dengan bantuan katalis ZnO

Konversi = 90%Tekanan = 10 atm

2CH3OH CH

3OCH

3 + H

2O

Basis perhitungan CH3OH kg/jam CH

3OH

BM CH3OH

BM H2O

BM CH3OCH

3

CH3OH

H2O

Fungsi: Untuk mereaksikan methanol menjadi dimetil eter

R-110M1

M2

APP A-2

Suhu = 300

Keterangan:

a. Aliran komponen masuk reaktor

Komponen BMkmol/jam kg/jam

32.0419 813.9952 26081.99

18.0151 14.62407 263.4544

Jumlah 828.619 26345.44

b. Perhitungan aliran keluar reaktorReaksi:

Mula-mula : 813.9952 - -Reaksi : 732.5957 366.2978 366.2978sisa : 81.3995 366.2978 366.2978

Komposisi bahan keluar reaktor:

: 366.298 kmol/jam x 46.069 = 16874.889 kg/jam

: 366.298 kmol/jam x 18.0151 = 6598.902 kg/jam

: 81.400 kmol/jam x 32.042 = 2608.199 kg/jam

Neraca Massa Reaktor (R-110)Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

26081.9898 16874.8893

263.45444 6598.9015

2608.1990

263.4544Total 26345.4443 Total 26345.4443

2. Kolom distilasi (D-120)Fungsi : Untuk memisahkan produk utama dan produk samping

0C

M1: Aliran methanol dan air masuk kedalam reaktor

M2: Aliran keluar reaktor

Neraca massa total : M1 = M

2

M1

CH3OH

H2O

2CH3OH CH

3OCH

3H

2O

CH3OCH

3

H2O

CH3OH

M1

M2

CH3OH CH

3OCH

3

H2O H

2O

CH3OH

H2O

90%

APP A-3

Keterangan

: Aliran masuk kolom distilasi

: Aliran produk atas keluar kolom distilasi

: Aliran produk bawah keluar kolom distilasi

a. Aliran masuk kolom distilasi

komponen BMkgmol/jam kg/jam

46.07 366.2954 16874.889 0.442056

32.04 81.3995 2608.199 0.098235

18.02 380.9219 6862.356 0.459708Jumlah 828.617 26345.44 1.000

Titik didih komponen

-24.85

64.65

100Untuk menentukan heavy key (HK) dan light key (LK) ditentukan dari beban destilasi terendah.

Diperoleh beban distilasi terendah:

= 22.337 (Kurnarjo, 2010)

Perhitungan :

= 1% x

= 1% x 366.2954= 3.6630

= 99% x

= 99% x 366.2954= 362.6325

Dengan perhitungan yang sama didapatkan

Komponen kmol/jam kmol/jam kmol/jam

M2

M3

M4

M2 x

f

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

CH3OCH

3oC

CH3OH oC

H2O oC

Sehingga ditentukan CH3OCH

3 sebagai Light key, dan CH

3OH sebagai heavy key.

Asumsi CH3OH(Heavy key) yang keluar sebagai destilat sebesar 1%, dan H

2O

terikut ke destilat 1%, CH3OCH

3 yang terikut ke bottom sebesar 1%

nD CH

3OH n

F CH

3OH

nB CH

3OH n

F CH

3OH

M2

M3

M4

xF

xD

xB

T

D

BDF BDF X.BX.DX.F

APP A-4

81.3995 0.0982 10.6160 0.029 70.7837 0.15286236

366.29543 0.4421 354.6728 0.970 11.6256 0.02510632

380.9219 0.4597 0.27690 0.001 380.6456 0.82203132Jumlah 828.6169 1.00 365.5657 1.0000 463.0548 1.0000

Komponen BMkg/jam kg/jam kg/jam

32.04 2608.1990 340.1559 2268.0419

46.07 16874.8893 16339.421 535.4692

18.02 6862.3559 4.98896 6857.3677

b. Menentukan suhu Buble Point dan Dew Point pada kolom destilasi D-120Untuk mendapatkan komponen yang cocok untuk proses destilasi maka dilakukan perhitungan trial dan eror terhadap kondisi operasi dengan menggunakan persamaan 11.5a-11.5b (Coulsen dan Richardson).

Persamaan Antoine

KomponenAntoine

A B CDimetil eter 16.8467 2361.44 -17.1

metanol 18.5875 3626.55 -34.29Air 18.3036 3816.4400 -46.13

Maka diperoleh secara keseluruhan sebagai berikut:Perhitungan temperatur pada feed:

Buble point = 75.2656

Dew point = 153.8159Perhitungan temperatur pada destilat

Buble point = 43.5586

Dew point = 60.3971Perhitungan temperatur pada bottom

Buble point = 159.8204

Dew point = 174.8805Hasil perhitungan trial dan error untuk buble point dengan sistem multi komponen untuk feed, destilat dan bottom dapat dilihat pada table dibawah ini:Menentukan suhu buble point pada feed kolom destilasi

= 7600.0 mmHg

T = 75.2656 = 348.4156 K

Komponen KiDimetil eter 0.4421 16634.52 2.189 0.9676 7353.40

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

M2

M3

M4

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

oCoC

oCoC

oCoC

Pisat

oC

xF Psat yi = Ki.x

FPsat.x

F

iii K/yx iii x.Ky

APP A-5

metanol 0.0982 1144.35 0.151 0.0148 112.42Air 0.4597 292.46 0.038 0.0177 134.45

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu dew point pada feed kolom destilasi

= 7600.0 mmHg

T = 153.8159 = 426.9659 K

Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.4421 65199.42 8.579 0.0515 3359.63

metanol 0.0982 11522.09 1.516 0.0648 746.59Air 0.4597 3953.60 0.520 0.8837 3493.78

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu buble point pada destilat kolom destilasi

T = 43.5586 = 316.7086 K

Komponen KiDimetil eter 0.9702 7823.99 1.029 0.9988 7590.86

metanol 0.0290 313.08 0.041 0.0012 9.09Air 0.0008 66.61 0.009 0.0000 0.05

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu dew point pada destilat kolom destilasi

T = 60.3971 = 333.5471 K

Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.9702 11900.62 1.566 0.6196 7373.54

metanol 0.0290 644.83 0.085 0.3423 220.70Air 0.0008 152.20 0.020 0.0378 5.76

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu buble point pada bottom kolom destilasi

T = 159.8204 = 432.9704 K

Komponen KiDimetil eter 0.0251 70855.15 9.323 0.2341 1778.91

metanol 0.1529 13241.57 1.742 0.2663 2024.14Air 0.8220 4618.98 0.608 0.4996 3796.95

Jumlah 1.0000 1.000 7600Menentukan suhu dew point pada bottom kolom destilasi

T = 174.8805 = 448.0305 K

Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.0251 86408.16 11.369 0.0022 190.81

metanol 0.1529 18439.00 2.426 0.0630 1161.75

Pisat oC

yF Psat Psat.x

F

oC

xD Psat yi = Ki.x

FPsat.x

F

oC

yD Psat Psat.x

F

oC

xB Psat yi = Ki.x

FPsat.x

F

oC

yB Psat Psat.x

F

APP A-6

Air 0.8220 6684.98 0.880 0.9345 6247.44Jumlah 1.0000 1.000 7600

Neraca Massa Kolom Distilasi (D-120)Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

2608.199 16339.4207

16874.889 340.1559

6862.356 4.9890Jumlah 26345.444 Jumlah 16684.5656

535.4692

2268.0419

6857.3677

Jumlah 9660.8787Total 26345.4443 Total 26345.4443

3. Kolom distilasi (D-130)Fungsi : Untuk memisahkan produk utama dan produk samping

KeteranganM5 : Aliran masuk kolom distilasiM6 : Aliran produk atas keluar kolom distilasiM7 : Aliran produk bawah keluar kolom distilasia. Aliran masuk kolom distilasi

komponen BMkgmol/jam kg/jam

46.0691 11.6256 535.4692 0.055427

M2

M3

CH3OH CH

3OCH

3

CH3OCH

3CH

3OH

H2O H

2O

M4

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

M4 x

f

CH3OCH

3

APP A-7

32.0419 70.7837 2268.0419 0.234766

18.0151 380.646 6857.368 0.709808Jumlah 463.0548 9660.879 1

Titik didih komponen

-24.85

64.65

100

Untuk menentukan heavy key (HK) dan light key (LK) ditentukan dari beban distilasi terendah. Diperoleh beban distilasi terendah

= 17.944 (Kurnarjo, 2010)

bottom sebesar 1%

Aliran keluar kolom distilasiPerhitungan :

= 1% x

= 1% x 11.6256= 0.1163

= 99% x

= 99% x 11.6256= 11.5093

Dengan perhitungan yang sama didapatkan

Komponen kmol/jam kmol/jam kmol/jam

70.78365 0.1529 0.1740 0.0244 70.6097 0.15487607

11.6256 0.0251 6.9680 0.9754 4.6576 0.01021597

380.6456 0.822 0.0018 0.0003 380.6438 0.83490795Jumlah 463.0548 1.00 7.1438 1.0000 455.9111 1.0000

Komponen BMkg/jam kg/jam kg/jam

32 2268.042 5.5756 2262.471

46 535.4692 320.8934 214.56994

CH3OH

H2O

CH3OCH

3oC

CH3OH oC

H2O oC

Sehingga ditentukan CH3OH sebagai Light key, dan H

2O sebagai

heavy key. Asumsi CH3OH(Heavy key) yang keluar sebagai destilat

sebesar 1%, dan H2O terikut ke destilat 1%, CH

3OCH

3 yang terikut ke

nD CH

3OH n

F CH

3OH

nB CH

3OH n

F CH

3OH

M4

M5

M6

xF

xD

xB

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

M4

M5

M6

CH3OH

CH3OCH

3

T

D

BDF BDF X.BX.DX.F

APP A-8

18 6857.368 0.0318 6857.337

b. Menentukan suhu Buble Point dan Dew Point pada kolom destilasi D-120Untuk mendapatkan komponen yang cocok untuk proses destilasi maka dilakukan perhitungan trial dan eror terhadap kondisi operasi dengan menggunakan persamaan 11.5a-11.5b (Coulsen dan Richardson).

Persamaan Antoine

KomponenAntoine

A B CDimetil eter 16.8467 2361.44 -17.1

metanol 18.5875 3626.55 -34.29Air 18.3036 3816.4400 -46.13

Maka diperoleh secara keseluruhan sebagai berikut:Perhitungan temperatur pada feed:

Buble point = 159.8204

Dew point = 174.8805Perhitungan temperatur pada destilat

Buble point = 43.3638

Dew point = 57.6658Perhitungan temperatur pada bottom

Buble point = 165.7332

Dew point = 175.4810Hasil perhitungan trial dan error untuk buble point dengan sistem multi komponen untuk feed, destilat dan bottom dapat dilihat pada table dibawah ini:Menentukan suhu buble point pada feed kolom destilasi

= 7600.0 mmHg

T = 159.8204 = 432.9704 K

Komponen KiDimetil eter 0.0251 70855.15 9.323 0.2341 1778.91

metanol 0.1529 13241.57 1.742 0.2663 2024.14Air 0.8220 4618.98 0.608 0.4996 3796.95

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu dew point pada feed kolom destilasi

= 7600.0 mmHg

T = 174.8805 = 448.0305 K

H2O

oCoC

oCoC

oCoC

Pisat

oC

xF Psat yi = Ki.x

FPsat.x

F

Pisat oC

iii K/yx iii x.Ky

APP A-9

Komponen Ki xi = yf/KiDimetil eter 0.0251 86408.16 11.369 0.0022 190.81

metanol 0.1529 18439.00 2.426 0.0630 1161.75Air 0.8220 6684.98 0.880 0.9345 6247.44

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu buble point pada destilat kolom destilasi

T = 43.3638 = 316.5138 K

Komponen KiDimetil eter 0.9754 7783.98 1.024 0.9990 7592.42

metanol 0.0244 310.32 0.041 0.0010 7.56Air 0.0003 65.94 0.009 0.0000 0.02

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu dew point pada destilat kolom destilasi

T = 57.6658 = 330.8158 K

Komponen Ki xi = yd/KiDimetil eter 0.9754 11152.05 1.467 0.6647 7412.97

metanol 0.0244 576.73 0.076 0.3210 185.11Air 0.0003 134.00 0.018 0.0143 1.91

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu buble point pada bottom kolom destilasi

T = 165.7332 = 438.8832 K

Komponen KiDimetil eter 0.0102 76725.91 10.096 0.1031 783.83

metanol 0.1549 15124.22 1.990 0.3082 2342.38Air 0.8349 5358.58 0.705 0.5887 4473.93

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Menentukan suhu dew point pada bottom kolom destilasi

T = 175.4810 = 448.6310 K

Komponen Ki xi = yb/KiDimetil eter 0.0102 87069.58 11.457 0.0009 77.64

metanol 0.1549 18674.73 2.457 0.0630 1177.06Air 0.8349 6780.36 0.892 0.9358 6345.30

Jumlah 1.0000 1.000 7600

Neraca Massa Kolom Distilasi (D-130)Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

yF Psat Psat.x

F

oC

xD Psat yi = Ki.x

DPsat.x

D

oC

yD Psat Psat.x

D

oC

xB Psat yi = Ki.x

BPsat.x

B

oC

yB Psat Psat.x

B

M4

M5

APP A-10

2268.042 320.8934

535.469 5.5756

6857.368 0.0318Jumlah 9660.879 Jumlah 326.5009

214.5699

2262.4707

6857.3372

Jumlah 9334.3778Total 9660.8787 Total 9660.8787

4 Akumulator (F-140)Fungsi : tempat tampungan hasil destilat 1 dan destilat 2

Keterangan :

: Aliran destilasi 1 masuk akumulator

: Aliran destilasi 2 masuk akumulator

: Aliran keluar akumulator

a. Aliran masuk akumulator

Komponen BMkg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

32.0419 340.1559 15.6836 5.5756 0.250

46.0691 16339.421 548.1564 320.89 10.219

18.0151 4.98896 0.4035 0.0318 0.0026

jumlah 16684.566 564.2435 326.50 10.472

b. Aliran keluar akumulator

Komponen BMkg/jam kmol/jam

32.0419 345.7316 15.9338

46.0691 16660.314 548.1564

CH3OH CH

3OCH

3

CH3OCH

3CH

3OH

H2O H

2O

M6

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

M3

M5

M7

M3

M5

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

M7

CH3OH

CH3OCH

3

M3

M5M7F-140

APP A-11

18.0151 5.02081 0.4035

jumlah 17011.066 564.4937

Neraca Massa Akumulator (F-140)Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

340.156 16660.3141

16339.421 345.7316

4.989 5.0208Jumlah 16684.566 Jumlah 17011.0665

5.5756

320.8934

0.0318Jumlah 326.5009Total 17011.066 Total 17011.0665

H2O

M3

M7

CH3OH CH

3OCH

3

CH3OCH

3CH

3OH

H2O H

2O

M5

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

APP A-12

APPENDIX A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

150000000 kg/tahun

APP A-13

APP A-14

APP A-15

7353.40

Psat.xF

APP A-16

112.42134.457600

3359.63746.593493.78

7600

7590.869.090.057600

7373.54220.705.767600

1778.912024.143796.95

7600

190.811161.75

Psat.xF

Psat.xF

Psat.xF

Psat.xF

Psat.xF

APP A-17

6247.447600

APP A-18

APP A-19

1778.912024.143796.95

7600

Psat.xF

APP A-20

190.811161.756247.44

7600

7592.427.560.027600

7412.97185.111.917600

783.832342.384473.93

7600

77.641177.066345.30

7600

Psat.xF

Psat.xD

Psat.xD

Psat.xB

Psat.xB

APP A-21

M7

APP A-22

APP A-23

APP A-24

APP A-25

APP A-26

APP A-27

APP A-28

APP A-29

APP A-30

APP A-31

APP A-32

APP A-33

APP B-34

APPENDIX BPERHITUNGAN NERACA PANAS

Kapasitas Dimetil Keton direnca = 150,000 ton/tahunBasis perhitungan = 1 Jam operasiSuhu referensi = 25 = 298.15 K1. Heater (E-112)

Neraca panas total : + Qsteam = +

Dimana:

:

:

Qsteam : Panas yang terkandung dalam pemanas.

: Panas yang hilang

Direncanakan:

Suhu bahan masuk (T1) = 27 = 300.15 K

Suhu bahan keluar (T2) = 65.1 = 338.25 K

Treferen = 25 = 298.15 K

Komponena b c d e

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.933 -0.0084186 0.000029906 -1.7825E-008 3.6934E-012

Komponen Kmol/jam

300.15 338.25 813.9952 17595

300.15 338.25 14.6241 235.187

Jumlah 828.619 17830.450

= 5% ×

= 5% × 17830.4501= 891.5225 kcal/jam

Neraca panas total:

˚C

Fungsi : Tempat menaikkan suhu CH3OH untuk masuk ke kompresor

ΔH1

ΔH2

ΔH1

Panas yang terkandung dalam CH3OH masuk heater

ΔH2

Panas yang dibawa CH3OH keluar menuju kompresor

QLoss

oCoCoC

Konstanta dari CP

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

T1

T2

ΔH1 kcal/jam

CH3OH

H2O

Menghitung panas yang hilang (QLoss

)

QLoss

ΔH1

APP B-35

+ = +

17830.4501 + = 366244.318 + 891.5225

= 349305.3900 kcal/jam

Menghitung kebutuhan steam

Kondisi steam masuk: T = 200

P = 1554.9 kPaλ = 1938.6 kJ/kg

= 463.3448 kcal/kg(steam tabel Van Ness, 670)

Maka steam yang dibutuhkan=

=349305.3900

463.3448= 753.8779 kg/jam

Neraca Panas Heater (E-112)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

17830.4501 366244.3176

349305.3900 891.5225

Total 367135.8401 Total 367135.8401

2. Kompresor (G-113)

Neraca massa total : + Q compresi =

Dimana:

:

:

Direncanakan:

= 1 atm = 101.3 kPa

= 16.8 atm = 1701.8 kPa

= 65.1 = 338.25 K

= 300 = 573.15 K

Treferen = 25 = 298.15 K

ΔH1

QSteam

ΔH2

QLoss

QSteam

QSteam

oC

ΔH1

ΔH2

QSteam

QLoss

Fungsi : Tempat menaikkan tekanan masuk ke reaktor

ΔH2

ΔH3

ΔH2

Panas yang terkandung dalam CH3OH masuk reaktor

ΔH3

Panas yang dibawa CH3OH keluar menuju reaktor

Tekanan masuk (P2)

Tekanan keluar (P3)

Suhu bahan masuk (T2) oC

Suhu bahan keluar (T3) oC

oC

G-113∆H2 ∆H3

SteamQ

APP B-36

Komponena b c d e

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.933 -0.0084186 0.000029906 -1.7825E-008 3.6934E-012

Aliran panas masuk kompresor

Komponen Kmol/jam

338.25 813.9952 1512548.314

338.25 14.6241 19790.574

Jumlah 828.619 1532338.888

Aliran panas keluar kompresor

Komponen Kmol/jam

573.15 813.9952 12165679.6

573.15 14.6241 139425.4

Jumlah 828.619 12305105.036

Komponen R (J/mol.K)

8.314 1512548.3 12165679.6 1512540.000

8.314 19790.574 139425.4 19782.260

Jumlah 1532338.9 12305105.0 1532322.260

Komponen

338.25 573.15 84919212.3505 683022747.388

338.25 573.15 1110644.3099 7827356.070

Jumlah 86029856.660 690850103.458

Mencari volumePV = Z n RT

1atm.V =V = 22999814.9608

Konstanta dari Cp

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

T2

ΔH2 J/mol.K

CH3OH

H2O

T3

ΔH3 J/mol.K

CH3OH

H2O

Q = ∆U = ∫ CvdT = Cv (T2 -T1)

Cv = ∆H - R

ΔH2 J/mol.K ΔH

3 J/mol.K Cv

2 J/mol.K

CH3OH

H2O

T2

T3 ∆U

2 Kcal/jam ∆U

3 Kcal/jam

CH3OH

H2O

1 × 1104,826 mol ×82,06 cm3.atm/mol.K × 338,25 K cm3

V1

= V2

∆H = ∆U + V (∆P)

APP B-37

Komponen

101.30 1701.84 8884495575.020 9481488465.747

101.30 1701.84 8799576362.669 8806293074.430

Jumlah 17684071937.689 18287781540.177

Q kompresi = Q output - Q input= 18287781540.18 17684071937.6892= 603709602.4876

Jadi kalor yang dibutuhkan kompresor untuk mencapai tekanan 16,8 adalah 804945981,079

Neraca Panas Kompresor (G-113)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

17684071937.69 18287781540.1768

Q kompresi 603709602.488Total 18287781540.18 Total 18287781540.1768

3. Reaktor (R-110)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi methanol menjadi dimetil eter dan air

+ = + ΔH reaksi +

Dimana:

: Panas yang terkandung dalam bahan masuk reaktor

: Panas yang dibawah bahan keluar

ΔH reaksi : Panas yang timbul dari reaksi

: Panas yang hilang

Direncanakan:

: 300 = 573.15 K

: 300 = 573.15 K

Suhu dowtherm A masuk : 30 = 303.15 K

Suhu dowtherm A keluar : 200 = 473.15 K

a.

Tref = 298.15

P2

P3 ∆H

2 Kcal/jam ∆H

3 Kcal/jam

CH3OH

H2O

ΔH1

ΔH2

ΔH2

Q1

ΔH3

QLoss

ΔH3

ΔH4

QLoss

Suhu bahan masuk (T3) oC

Suhu bahan keluar (T4) oC

oCoC

Menghitung panas pada bahan masuk (ΔH3)

oC

APP B-38

Komponena b c d e

40 -4.E-02 2.E-04 -2.E-07 6.E-11

34 -8.E-03 3.E-05 -2.E-08 4.E-12

= 300 = 573.15

Komponen T Feed masuk Kmol/jamPanas sensibel

573.15 813.9952 12165679.6355

573.15 14.6241 139425.4002

Jumlah 12305105.036

+

KomponenKmol/jam

Masuk Keluar

- 366.2978

813.9952 81.3995

14.6241 380.9219

Jumlah 828.6193 828.6193

b. Menghitung panas pada bahan keluar T = 300

Komponena b c d e

34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12

Komponen T Kmol/jamPanas sensibel

CH3OCH3 573.15 366.2978 8438221.2012

573.15 81.3995 1216567.9635

573.15 380.9219 3632325.5761

Jumlah 828.6193 13287114.741

Konstanta dari Cp

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

Suhu reaktan masuk (T3) oC

ΔH J/mol

CH3OH

H2O

2CH3OH

(g)CH

3OCH

3 (g)H2O

(l)

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

oC

Konstanta dari Cp

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

† Dikutip dari Yaws L Carl, 1966; Cp = a + bT + cT2 + dT3 + eT4

ΔH3 J/mol

CH3OH

H2O

APP B-39

c. Menghitung panas reaksi dari masing-masing komponen

1. Menghitung panas reaksi

KomponenΔHf

Kmol/jamΔHrxn 1 (298,15)

kJ/Kmol kcal/jam

CH3OCH3 -184180 366.2978 -16124746.4295

-201.3 81.3995 7832.7034

-242000 366.2978 -21186820.6968

Jumlah 813.9952 -37303734.423

= - +

= 1093127195.939 - 2367356691.477 + -37303734.42

= -1311533229.96 kcal/jam

bernilai negatif, sehingga reaksi eksotermis

Neraca panas total:

0 = Q - ΔH

Q = ΔH

=

= 1093127195.94 2367356691 +

= -2585762725.4985 kcal/jam

= 5% ×

= 5% × -2585762725.499

= -129288136.275 kcal/jam

= 2456474589.2 kcal/jam 10277706327

Cp dowtherm A = 1.100 kJ/kgK

= 0.26291 Kkal/kg K

Q = m. Cp. ∆T

2456474589.224 = m × 1.1000 × 473.2 -

m = 13136227.7499 kg/jam

Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

2367356691.48 1093127195.9387

1311533229.961 129288136.2749

2456474589.2236

Total 3678889921.437 Total 3678889921.4372

ΔHf҂Dikutip dari Coulson 2005;

CH3OH

H2O

ΔHrxn

ΔHProduk

ΔHReaktan

ΔHrxn 298,15

ΔHrxn

Qpendingin

+ Qloss

ΔHkeluar

- ΔHmasuk

+ ΔHrxn

Qpendingin

+ Qloss

Qpendingin

+ Qloss

QLoss Q

Jadi panas yang harus diserap air pendingin (Qpendingin

) adalah

Qpendingin

ΔH3

ΔH4

ΔHrxn

QLoss

QPendingin

APP B-40

4. Ekspander (N-121) Fungsi: Untuk menurunkan tekanan keluaran reaktor menuju cooler

Neraca massa total : = + Q lepasDimana:

: Panas yang terkandung masuk ekspander

:

Direncanakan:

= 16.8 atm = 1701.8 kPa

= 10.0 atm = 1013.0 kPa

= 300 = 573.15 K

= 273 = 546.15 K

Treferen = 25 = 298.15 K

Komponena b c d e

34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12

Aliran panas masuk ekspander

Komponen Kmol/jam

573.15 366.2978 8438221.201

573.15 81.3995 1216567.964

573.15 380.9219 3632325.576

Jumlah 462.321 13287114.741

Aliran panas keluar ekspander

Komponen Kmol/jam

546.15 366.2978 7452836.478

546.15 81.3995 1077400.331

546.15 380.9219 3263791.343

Jumlah 462.321 11794028.152

Komponen R (J/mol.K)

ΔH4

ΔH5

ΔH4

ΔH5 Panas yang dibawa keluar menuju cooler

Tekanan masuk (P4)

Tekanan keluar (P5)

Suhu bahan masuk (T4) oC

Suhu bahan keluar (T5) oC

oC

Konstanta dari Cp

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

T4

ΔH4 J/mol.K

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

T5

ΔH5 J/mol.K

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

Q = ∆U = ∫ CvdT = Cv (T2 -T1)

Cv = ∆H - R

ΔH4 J/mol.K ΔH

5 J/mol.K Cv

4 J/mol.K

G-113∆H4 ∆H5

APP B-41

8.314 8438221 7452836.5 8438212.887

8.314 1216568.0 1077400.3 1216559.650

Jumlah 9654789 8530236.8 9654772.537

Komponen

573.15 546.15 54454066.0786 48095112.406

573.15 546.15 7850787.8896 6952701.580

Jumlah 62304853.968 55047813.986

Mencari volumePV = Z n RT

1atm.V =V = 21744219.7861

Komponen

1701.84 1013.00 3517655846.3536 3531865587.916

1701.84 1013 3572109912.4322 3573007998.742

Jumlah 7089765758.786 7104873586.658Q lepas = Q input - Q output

= 7089765758.79 7104873586.6578= -15107827.8721

Jadi kalor yang dibutuhkan ekspander untuk mencapai tekanan 10 atm adalah -20143788,3803

Neraca Panas Ekspander (N-121)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

7089765758.786 7104873586.6578

Q lepas -20143788.3803Total 7089765758.786 Total 7084729798.2776

5. Cooler (E-122)Fungsi : Untuk menurunkan suhu keluaran dari ekspander menuju ke distilasi

CH3OH

H2O

T4

T5 ∆U

4 Kcal/jam ∆U

5 Kcal/jam

CH3OH

H2O

1 × 616,429 mol ×82,06 cm3.atm/mol.K × 338,25 K cm3

V1

= V2

∆H = ∆U + V (∆P)

P4

P5 ∆H

4 Kcal/jam ∆H

5 Kcal/jam

CH3OH

H2O

ΔH4

ΔH5

APP B-42

Keterangan:

: Panas bahan masuk cooler

: Panas bahan keluar cooler menuju distilasi

: Panas yang hilang

: Pendingin yang terkandung pada refigerant

Direncakan:

= 273 = 546.15

= 75 = 348.42

Suhu dowtherm A masuk = 30 = 303.15

Suhu dowtherm A keluar = 200 = 473.15

a.

Komponena b c d e

34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12

Komponen Kmol/jam

CH3OCH3 546.15 348.42 366.2978 1781302.4466

546.15 348.42 81.3995 257509.4530

546.15 348.42 366.2978 750130.5676

Jumlah 813.9952 2788942.467

b.

= 5% ×

= 5% × 499044.3664= 24952.2183 kcal/jam

c.

Neraca panas total:0 = Q - ΔHQ = ΔH

Panas air pendingin keluar:

= + +

2788942.4673 = 499044.3664 24952.218 +

= 2264945.8826 kcal/jam = 9476364.5

= m x Cp x ΔT

ΔH5

ΔH6

QLoss

QPendingin

Suhu bahan masuk (T5) oC

Suhu bahan keluar (T6) oC

oCoC

Menghitung panas yang terkandung pada bahan masuk (ΔH5) dan bahan keluar (ΔH

6)

Konstanta dari Cp

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

T5

T6

ΔH5 kcal/jam

CH3OH

H2O

Menghitung panas yang hilang (QLoss

)

QLoss

ΔH5

Menghitung panas yang diserap air pendingin (Qpendingin)

ΔH5

ΔH6

QLoss

QPendingin

QPendingin

APP B-43

2264945.88 = m x 1.100 kJ/kg K x (473,15-303,15)

m = 12112.0101 kg/jam

Neraca Panas Cooler (E-122)Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

2788942.47 499044.3664

24952.2183

2264945.883

Total 2788942.4673 Total 2788942.4673

6. Kolom Destilasi D-120

Keterangan:

: Panas bahan masuk kolom destilasi

: Panas vapor menuju kondensor

: Panas liquid keluar kondensor yang refluks

: Panas liquid keluar kondensor sebagai destilat

: Panas liquid masuk reboiler

: Panas vapor keluar reboiler

: Panas liquid keluar reboiler sebagai bottom

: Panas yang hilang

ΔH5

ΔH6

QLoss

QPendingin

Fungsi: Untuk memisahkan produk utama dan bahan yang lain

ΔH6

ΔH7

ΔH8

ΔH9

ΔH10

ΔH11

ΔH12

QLoss

APP B-44

: Panas yang terkandung pada steam

: Panas yang terkandung pada air pendingin

Direncanakan:

Suhu bahan masuk = 75.27 = 348.42

Suhu liquid keluar reboiler = 159.82 = 432.9704320572

Suhu air pendingin masuk = 27 = 300.15

Suhu air pendingin keluar = 95 = 368.15

Data yang diperoleh dari perhitungan temperatur buble point dan dew pointTemperatur pada feed:

Buble point = 75.2655678323 = 348.4156

Dew point = 153.8159 = 426.9659

Temperatur pada destilat

Buble point = 43.5586 = 316.7086

Dew point = 60.3971 = 333.5471

Temperatur pada bottom

Buble point = 159.8204 = 432.9704

Dew point = 174.8805 = 448.0305

a. Komposisi masing-masing komponen pada tiap aliran bahan dalam kolom destilasi

Komponenkmol/jam kmol/jam kmol/jam

81.3995 0.0982 10.6160 0.03 71.0525

366.29543 0.4421 354.6728 0.97 11.3970

380.9219 0.4597 0.27690 0.00 380.6579Jumlah 828.6169 1 365.5657 1.00 463.1073

Menentukan refluks minimumb. Dengan menggunakan persamaan 11,7-19 dan 11,7-20 (Geankoplis, 1993)

Dimana feed masuk dalam keadaan liquid pada titik didihnya, q = 1

Trial θ = 8.0171

Umpan masuk kolom destilasi

Komponen Ki= Ki

0.10 0.1506 1.0000 -0.01400

0.44 2.1888 14.5362 0.98569

0.46 0.0385 0.2556 -0.01514

QSteam

QPendingin

oCoCoCoC

oCoC

oCoC

oCoC

Feed, M6

Destilat,M9

Bottom, M12

xF

xD

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

xF

αi

KHK

CH3OH (HK)

CH3OCH

3 (LK)

H2O

i

iFi xq1

i

iFi xq1

Dim

x1R

APP B-45

Jumlah 1.00 15.7917 0.95655

Destilat keluar kolom destilasi

Komponen KiKi

0.03 0.0412 1.0000 -0.00414

0.97 1.0295 24.9905 1.42846

0.00 0.0088 0.2128 -0.00002

Jumlah 1.00 26.2033 1.42430

= 1.4243

= 0.4243

Direncanakan refluks rasio = 1.5 ×

= 0.6364c. Menghitung panas pada laju alir bagian atas dan laju alir bagian bawah

Komponena b c d e

34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-1140.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-1133.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12

1. Menghitung panas laju alir bagian atasMenghitung aliran keluar kondensor yang direfluks

R =

Lo = R × D= 0.6364 × 365.5657= 232.6636 kmol/jam

KomponenPanas keluar kondensor yang direfluks, Lo

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.97 225.73 298.1500 316.7086

0.03 6.76 298.1500 316.7086

0.00 0.18 298.1500 316.7086

Jumlah 1.00 232.66 Jumlah

Menghitung aliran vapor masuk kondensorV = (R + 1) × D

= 1.636 × 365.5657= 598.2292 kmol/jam

KomponenPanas vapor masuk kondensor, V

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.97 580.40 366.2978 333.5471

xD

αi =

KHK

CH3OH (HK)

CH3OCH

3 (LK)

H2O

Rm + 1

Rm

Rm

Konstanta dari Cp

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

xD T

8

CH3OH

H2O

xD T

7

Di

m

x1R

D

Lo

APP B-46

0.03 17.37 81.3995 333.5471

0.00 0.45 366.2978 333.5471

Jumlah 1.00 598.23 Jumlah2. Menghitung panas laju alir bagian bawah

Menghitung aliran liquid masuk reboiler= Lo + q F= 232.6636 + 1 × 828.6169= 1061.2804339 kmol/jam

KomponenAliran liquid masuk reboiler,

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.02 26.12 298.1500 432.9704

0.15 162.83 298.1500 432.9704

0.82 872.34 298.1500 432.9704

Jumlah 1.00 1061.28 Jumlah

Menghitung aliran vapor keluar reboiler= V + F (q - 1)= 598.2292 + 828.6169 × ( 1 - 1 )= 598.2292497392 kmol/jam

KomponenPanas vapor keluar reboiler,

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.02 14.72 298.1500 448.0305

0.15 91.78 298.1500 448.0305

0.82 491.72 298.1500 448.0305

Jumlah 1.00 598.23 Jumlah

d. Menghitung panas feed masuk, destilat keluar dan bottom keluar1. Menghitung panas pada feed masuk kolom destilasi

KomponenPanas liquid masuk kolom destilasi, F

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.44 366.30 298.1500 348.4156

0.10 81.40 298.1500 348.4156

0.46 380.92 298.1500 348.4156

Jumlah 1.00 828.62 Jumlah

2. Menghitung panas liquid keluar sebagai destilat

KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, D

Kmol/jam Tref

CH3OH

H2O

xB T

10

CH3OH

H2O

xB T

11

CH3OH

H2O

xF T

6

CH3OH

H2O

xD T

9

V

L

L

V

V

APP B-47

CH3OCH3 0.97 354.67 298.1500 316.7086

0.03 10.62 298.1500 316.7086

0.00 0.28 298.1500 316.7086

Jumlah 1.00 365.57 Jumlah

3. Menghitung panas liquid keluar sebagai bottom

KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, B

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.02 11.40 298.1500 432.9704

0.15 71.05 298.1500 432.9704

0.82 380.66 298.1500 432.9704

Jumlah 1.00 463.11 Jumlah

e. Menghitung Neraca Panas OverallKesetimbangan panas overall pada kolom destilasi:

=

504932.57 = 107924.2 + 558474.21

= 161465.8335

1. Menghitung panas air keluar kondensorKesetimbangan panas pada kondensor:

=

342221.5535 = 68688.1 + 107924.19 +

= 165609.2156 kcal/jam

2. Menghitung panas steam pada reboiler

= 161465.8335 +

= 161465.8335 + 165609.2156

= 327075.0491 kcal/jam

f. Menghitung kebutuhan air pendingin

= m × Cp × ΔT

165609.2156 = m × 4.18 kJ/kg K ×m = 582.4157 kg/jam

g. Menghitung neraca panas pada reboilerKesetimbangan panas pada reboiler:

=

1279828.02 = 805231.4 + 558474.21 +

= 83877.6326 +

Dimana:

= 5%

CH3OH

H2O

xB T

12

CH3OH

H2O

ΔH6

+ QR

ΔH7 + ΔH

12 + Q

C

+ QR

+QC

QR

ΔH7

ΔH8 + ΔH

9 + Q

C

QC

QC

QR

QC

QR

QR

QC

ΔH9

+ QR

ΔH10

+ ΔH11

+ QLoss

+QR

QLoss

QR

QLoss

QLoss

[ ΔH10

+ ΔH11

]

APP B-48

= 5% × 805231.4440 + 558474.2112= 68185.2827606026 kcal/jam

Sehingga:

= 83877.6326 +

= 83877.6326 + 68185.2828= 152062.9153 kcal/jam

h. Menghitung kebutuhan steam

Kondisi steam masuk: T = 200

P = 1554.9 kPaλ = 1938.6 kJ/kg

= 463.3448 kcal/kg(steam tabel Van Ness, 670)

Maka steam yang dibutuhkan =

=152062.9153

463.3448= 328.1852 kg/jam

Neraca Panas Kolom Destilasi D-120Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

504932.5700 107924.1922

327075.0491 558474.2112

165609.2156

Jumlah 832007.6191 Jumlah 832007.6191Aliran Panas Kondensor

342221.5535 68688.1457

107924.1922

165609.2156

Jumlah 342221.5535 Jumlah 342221.5535Aliran Panas Reboiler

QR

QLoss

oC

ΔH6

ΔH9

QR

ΔH12

QC

ΔH7

ΔH8

ΔH9

QC

RQ

APP B-49

1279828.0227 805231.4440

152062.9153 558474.2112

Jumlah 1431890.9380 68185.2828

Jumlah 1431890.9380Total 2606120.1106 Total 2606120.1106

7. Kolom Destilasi D-130

Keterangan:

: Panas bahan masuk kolom destilasi

: Panas vapor menuju kondensor

: Panas liquid keluar kondensor sebagai refluks

: Panas liquid keluar kondensor sebagai destilat

: Panas liquid masuk reboiler

: Panas vapor keluar reboiler

: Panas liquid keluar reboiler sebagai bottom

: Panas yang hilang

: Panas yang terkandung pada steam

: Panas yang terkandung pada air pendingin

Direncanakan:

Suhu bahan masuk = 159.82 = 432.9704320572

Suhu liquid keluar reboiler = 165.73 = 438.8832287206

Suhu air pendingin masuk = 27 = 300.15

Suhu air pendingin keluar = 95 = 368.15

Data yang diperoleh dari perhitungan temperatur buble point dan dew pointTemperatur pada feed:

Buble point = 159.8204320572 = 432.9704

Dew point = 174.8805 = 448.0305

Temperatur pada destilat

ΔH10

ΔH11

QR

ΔH12

QLoss

Fungsi: Untuk memisahkan produk utama dan bahan yang lain

ΔH12

ΔH13

ΔH14

ΔH15

ΔH16

ΔH17

ΔH18

QLoss

QSteam

QPendingin

oCoCoCoC

oCoC

APP B-50

Buble point = 43.3638 = 316.5138

Dew point = 57.6658 = 330.8158

Temperatur pada bottom

Buble point = 165.7332 = 438.8832

Dew point = 175.4810 = 448.6310

a. Komposisi masing-masing komponen pada tiap aliran bahan dalam kolom destilasi

Komponenkmol/jam kmol/jam kmol/jam

70.7837 0.1529 0.1740 0.02 70.6097

11.62560 0.0251 6.9680 0.98 4.6576

380.6456 0.822 0.00180 0.00 380.6438Jumlah 463.0548 1 7.1438 1.00 455.9111

Menentukan refluks minimumb. Dengan menggunakan persamaan 11,7-19 dan 11,7-20 (Geankoplis, 1993)

Dimana feed masuk dalam keadaan liquid pada titik didihnya, q = 1

Trial θ = 24.8162

Umpan masuk kolom destilasi

Komponen Ki= Ki

0.15 1.7423 1.0000 -0.006

0.03 9.3230 5.3510 -0.007

0.82 0.6078 0.3488 -0.012

Jumlah 1.00 6.6998 -0.025

Destilat keluar kolom destilasi

Komponen KiKi

0.98 0.0408 1.0000 -0.04095

0.02 1.0242 25.0840 2.28118

0.00 0.009 0.2125 0.00000

Jumlah 1.00 26.2965 2.24022

= 2.2402

= 1.2402

oCoC

oCoC

Feed, M12

Destilat,M15

Bottom, M18

xF

xD

CH3OH

CH3OCH

3

H2O

xF

αi

KHK

CH3OH (HK)

CH3OCH

3 (LK)

H2O

xD

αi =

KHK

CH3OH (HK)

CH3OCH

3 (LK)

H2O

Rm + 1

Rm

i

iFi xq1

Dim

x1R

Dim

x1R

i

iFi xq1

APP B-51

Direncanakan refluks rasio = 1.5 ×

= 1.8603

c. Menghitung panas pada laju alir bagian atas dan laju alir bagian bawah

KomponenCP, J/mol K

a b c d e

34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12

1. Menghitung panas laju alir bagian atasMenghitung aliran keluar kondensor yang direfluks

R =

Lo = R × D= 1.8603 × 7.1438= 13.2899 kmol/jam

KomponenPanas keluar kondensor yang direfluks, Lo

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.02 0.32 298.1500 316.5138

0.98 12.96 298.1500 316.5138

0.00 0.00 298.1500 316.5138

Jumlah 1.00 13.29 Jumlah

Menghitung aliran vapor masuk kondensorV = (R + 1) × D

= 2.860 × 7.1438= 20.4337 kmol/jam

KomponenPanas vapor masuk kondensor, V

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.02 0.50 298.1500 330.8158

0.98 19.93 298.1500 330.8158

0.00 0.01 298.1500 330.8158

Jumlah 1.00 20.43 Jumlah

2. Menghitung panas laju alir bagian bawahMenghitung aliran liquid masuk reboiler

= Lo + q F= 13.2899 + 1 × 463.0548= 476.3446512223 kmol/jam

KomponenAliran liquid masuk reboiler,

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.01 4.87 298.1500 438.8832

Rm

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

xD T

14

CH3OH

H2O

xD T

13

CH3OH

H2O

xB T

16

D

Lo

L

L

APP B-52

0.15 73.77 298.1500 438.8832

0.83 397.70 298.1500 438.8832

Jumlah 1.00 476.34 Jumlah

Menghitung aliran vapor keluar reboiler= V + F (q - 1)= 20.4337 + 463.0548 × ( 1 - 1 )= 20.4336762223 kmol/jam

KomponenPanas vapor keluar reboiler,

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.01 0.21 298.1500 448.6310

0.15 3.16 298.1500 448.6310

0.83 17.06 298.1500 448.6310

Jumlah 1.00 20.43 Jumlah

d. Menghitung panas feed masuk, destilat keluar dan bottom keluar1. Menghitung panas pada feed masuk kolom destilasi

KomponenPanas liquid masuk kolom destilasi, F

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.03 11.63 298.1500 432.9704

0.15 70.78 298.1500 432.9704

0.82 380.65 298.1500 432.9704

Jumlah 1.00 463.05 Jumlah

2. Menghitung panas liquid keluar sebagai destilat

KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, D

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.98 6.97 298.1500 316.5138

0.02 0.17 298.1500 316.5138

0.00 0.00 298.1500 316.5138

Jumlah 1.00 7.14 Jumlah

3. Menghitung panas liquid keluar sebagai bottom

KomponenPanas liquid keluar kolom destilasi, B

Kmol/jam Tref

CH3OCH3 0.01 4.66 298.1500 438.8832

0.15 70.61 298.1500 438.8832

0.83 380.64 298.1500 438.8832

CH3OH

H2O

xB T

17

CH3OH

H2O

xF T

12

CH3OH

H2O

xD T

15

CH3OH

H2O

xB T

18

CH3OH

H2O

V

V

V

APP B-53

Jumlah 1.00 455.91 Jumlah

e. Menghitung Neraca Panas OverallKesetimbangan panas overall pada kolom destilasi:

=

558583.27 = 2090.2 + 566103.14

= 9610.0691

1. Menghitung panas air keluar kondensorKesetimbangan panas pada kondensor:

=

7441.8627 = 2695.6 + 2090.21 +

= 2656.0712 kcal/jam2. Menghitung panas steam pada reboiler

= 9610.0691 +

= 9610.0691 + 2656.0712

= 12266.1403 kcal/jam

f. Menghitung kebutuhan air pendingin

= m × Cp × ΔT

2656.0712 = m × 4.18 kJ/kg K × 68m = 9.3409 kg/jam

g. Menghitung neraca panas pada reboilerKesetimbangan panas pada reboiler:

=

591475.37 = 27195.6 + 566103.14 +

= 1823.4073 +

Dimana:

= 5%

= 5% × 27195.6403 + 566103.1363= 29664.9388287021 kcal/jam

Sehingga:

= 1823.4073 +

= 1823.4073 + 29664.9388= 31488.3461 kcal/jam

h. Menghitung kebutuhan steam

Kondisi steam masuk: T = 200

P = 1554.9 kPaλ = 1938.6 kJ/kg

ΔH12

+ QR

ΔH15

+ ΔH18

+ QC

+ QR

+QC

QR

ΔH13

H14

+ ΔH16

+ QC

QC

QC

QR

QC

QR

QR

QC

ΔH16

+ QR

ΔH17

+ ΔH18

+ QLoss

+QR

QLoss

QR

QLoss

QLoss

[ ΔH17

+ ΔH18

]

QR

QLoss

oC

APP B-54

= 463.3448 kcal/kg(steam tabel Van Ness, 670)

Maka steam yang dibutuhkan =

=31488.3461463.3448

= 67.9588 kg/jam

Neraca Panas Kolom Destilasi D-130Aliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

558583.2744 2090.2073

12266.1403 566103.1363

2656.0712

Jumlah 570849.4147 Jumlah 570849.4147Aliran Panas Kondensor

7441.8627 2695.5843

2090.2073

2656.0712

Jumlah 7441.8627 Jumlah 7441.8627Aliran Panas Reboiler

591475.3693 27195.6403

31488.3461 566103.1363

29664.9388

Jumlah 622963.7154 Jumlah 622963.7154Total 1201254.9928 Total 1201254.9928

8. Cooler (E-141) Fungsi: Untuk mendinginkan keluaran destilasi 2 menuju storage

Keterangan:

: Panas bahan masuk cooler

: Panas bahan keluar cooler menuju storage

: Panas yang hilang

: Panas yang terkandung pada steam

Direncakan:

= 43.364 = 316.51

ΔH12

ΔH15

QR

ΔH18

QC

ΔH13

ΔH14

ΔH15

QC

ΔH16

ΔH17

QR

ΔH18

QLoss

ΔH18

ΔH19

QLoss

QPendingin

Suhu bahan masuk (T18

) oC

RQ

APP B-55

= 27 = 300.15

Suhu air pendingin masuk = 27 = 300.15

Suhu air pendingin keluar = 95 = 368.15

a.

KomponenPanas Sensibel

a b c d e

34.668 7.03.E-02 1.653E-04 -1.77E-07 4.93E-11

40.046 -3.83E-02 2.45E-04 -2.17E-07 5.99E-11

33.939 -8.42E-03 2.99E-05 -1.78E-08 3.69E-12

Komponen Kmol/jam

316.51 300.15 548.1564 161665.1448

316.51 300.15 15.9338 3195.4401

316.51 300.15 0.4035 59.6697

Jumlah 564.4937 164920.255

b.

= 5% ×

= 5% × 17684.7320= 884.2366 kcal/jam

c.

Neraca panas total:0 = Q - ΔHQ = ΔH

Panas air pendingin keluar:

= + +

164920.2545 = 17684.7320 884.237 +

= 146351.2859 kcal/jam = 612322.9

= m × Cp × ΔT

612322.8565 = m × 4.1816 kJ/kg K ×m = 8948.5644 kg/jam

Neraca Panas CoolerAliran Panas Masuk Aliran Panas Keluar

Komponen Energi kcal/jam Komponen Energi kcal/jam

164920.25 17684.7320

884.2366

146351.286

Total 164920.2545 Total 164920.2545

Suhu bahan keluar (T19

) oCoCoC

Menghitung panas yang terkandung pada bahan masuk (ΔH18

) dan bahan keluar (ΔH19

)

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

†Dikutip dari Yaws L Carl, 1996; Cp = a+bT+cT2+dT3+eT4

T18

T19

ΔH18

kcal/jam

CH3OCH

3

CH3OH

H2O

Menghitung panas yang hilang (QLoss

)

QLoss

ΔH18

Menghitung panas yang diserap air pendingin (Qpendingin)

ΔH18

ΔH19

QLoss

QPendingin

QPendingin

ΔH18

ΔH19

QLoss

QPendingin

APP B-56

APPENDIX BPERHITUNGAN NERACA PANAS

Q loss

e

5.99E-11

3.6934E-012

361514.173

4730.1451

366244.318

ΔH2 kcal/jam

APP B-57

891.5225

APP B-58

e

5.99E-11

3.6934E-012

12165671.321

139417.086

12305088.408

683022747.388

7827356.070

690850103.458

Cv3 J/mol.K

∆U3 Kcal/jam

APP B-59

9481488465.747

8806293074.430

18287781540.177

Jadi kalor yang dibutuhkan kompresor untuk mencapai tekanan 16,8 adalah 804945981,079

∆H3 Kcal/jam

APP B-60

298.15

298.15

573.15 K

Panas reaktan

2366869358

487333.432

2367356691

Kmol/jam

Keluar

366.2978

81.3995

380.9219

828.6193

573.15 K

e4.93E-11

5.99E-11

3.69E-12

Panas produk

738756527.2

23668693.58

330701975.1

1093127195.9

Tref

ΔH2 kcal/jam

ΔH3 kcal/jam

APP B-61

-37303734.42

-1311533230

10277706327 kJ/jam

303.15 K

ΔHrxn 298,15

APP B-62

e4.93E-11

5.99E-11

3.69E-12

Cv5 J/mol.K

APP B-63

7452828.164

1077392.017

8530220.181

48095112.406

6952701.580

55047813.986

3531865587.916

3573007998.742

7104873586.658

Jadi kalor yang dibutuhkan ekspander untuk mencapai tekanan 10 atm adalah -20143788,3803

∆U5 Kcal/jam

∆H5 Kcal/jam

APP B-64

K

K

K

K

e

4.93E-11

5.99E-11

3.69E-12

304733.573

45623.856

148686.938

499044.366

kJ/jam

ΔH6kcal/jam

QPendingin

QPendingin

APP B-65

(473,15-303,15) K

APP B-66

K

K

K

K

348.4156 K

426.9659 K

316.7086 K

333.5471 K

432.9704 K

448.0305 K

kmol/jam

71.0525 0.1534

11.3970 0.0246

380.6579 0.822463.1073 1

-0.01400

0.98569

-0.01514

Bottom, M12

xB

i

iFi xq1

APP B-67

0.95655

e4.93E-115.99E-113.69E-12

Panas keluar kondensor yang direfluks, Lo

67292.284

1369.523

26.338

68688.146

Panas vapor masuk kondensor, V

335302.453

ΔH8 kcal/jam

ΔH7 kcal/jam

Di

m

x1R

APP B-68

6789.754

129.347

342221.554

Aliran liquid masuk reboiler,

62882.419

259156.777

957788.827

1279828.023

Panas vapor keluar reboiler,

39921.525

164089.570

601220.349

805231.444

Panas liquid masuk kolom destilasi, F

304703.451

45619.700

154609.419

504932.570

Panas liquid keluar kolom destilasi, D

ΔH10

kcal/jam

ΔH11

kcal/jam

ΔH6 kcal/jam

ΔH9 kcal/jam

L

V

APP B-69

105730.987

2151.822

41.383

107924.192

Panas liquid keluar kolom destilasi, B

27439.788

113087.363

417947.060

558474.211

165609.2156

68

ΔH12

kcal/jam

APP B-70

558474.2112

68185.2828

QLoss

APP B-71

K

K

K

K

432.9704 K

448.0305 K

APP B-72

316.5138 K

330.8158 K

438.8832 K

448.6310 K

kmol/jam

70.6097 0.1549

4.6576 0.0102

380.6438 0.8349455.9111 1.0

-0.006

-0.007

-0.012

-0.025

Bottom, M18

xB

Dim

x1R

i

iFi xq1

APP B-73

CP, J/mol Ke

4.93E-11

5.99E-11

3.69E-12

Panas keluar kondensor yang direfluks, Lo

95.466

2599.623

0.495

2695.584

Panas vapor masuk kondensor, V

264.657

7175.850

1.356

7441.863

463.0548

Aliran liquid masuk reboiler,

12293.092

ΔH14

kcal/jam

ΔH13

kcal/jam

ΔH16

kcal/jamL

APP B-74

123067.669

456114.609

591475.369

Panas vapor keluar reboiler,

568.615

5682.801

20944.224

27195.640

Panas liquid masuk kolom destilasi, F

27990.273

112659.529

417933.472

558583.274

Panas liquid keluar kolom destilasi, D

2055.046

34.895

0.266

2090.207

Panas liquid keluar kolom destilasi, B

11765.761

117788.494

436548.881

ΔH17

kcal/jam

ΔH12

kcal/jam

ΔH15

kcal/jam

ΔH18

kcal/jam

V

APP B-75

566103.136

2656.0712

566103.1363

29664.9388

APP B-76

316.51 K

APP B-77

300.15 K

300.15 K

368.15 K

Panas Sensibele

4.93E-11

5.99E-11

3.69E-12

17333.818

344.424

6.490

17684.7320

kJ/jam

16.36

ΔH19

kcal/jam

QPendingin

QPendingin

APP B-78

APP B-79

APP B-80

APP B-81

APP B-82

APP B-83

APP B-84

APP B-85

APP B-86

APP B-87

APP B-88

APP B-89

APP B-90

V

APP B-91

APP B-92

APP B-93

APP B-94

APP B-95

APP B-96

APP B-97

APP B-98

APP B-99

APP B-100

APP B-101

APP B-102

APP B-103

APP B-104

APP B-105

APP B-106

APP B-107

APP B-108

APP B-109

APP B-110

APP B-111

APP B-112

APP B-113

APP B-114

APP B-115

APP B-116

APP B-117

APP B-118

APP B-119

APP B-120

APP B-121

APP B-122

APP B-123

APP B-124

APP B-125

APP B-126

APP B-127

APP B-128

APP B-129

APP B-130

APP B-131

APP B-132

APP B-133

APP B-134

APP B-135

APP B-136

APP B-137

APP B-138

APP B-139

APP B-140

APP B-141

APP B-142

APP B-143

APP B-144

APP B-145

APP B-146

APP B-147

APP B-148

APP B-149

APP B-150

APP B-151

APP B-152

APP B-153

APP B-154

APP B-155

APP B-156

APP B-157

APP B-158

APP B-159

APP B-160

APP B-161

APP B-162

APP B-163

APP B-164

APP B-165

APP B-166

APP B-167

APP B-168

APP B-169

Reaktor

Dimana :

ΔH reaksi

a.

Panas ref =

KomponenPanas sensibel

a

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi dehidrogenasi dari (CH3)2CHOH menjadi CH

3COCH

3 +H2

ΔH6

ΔH6

ΔH8

QLoss

Menghitung panas pada bahan masuk (ΔH6)

APP B-170

Komponen T

Komponen

Jumlah

b. Menghitung panas pada bahan keluar

(CH3)

2CHOH

(g)

C3H

7OH

H2O

H2

APP B-171

Menghitung panas reaksi dari masing-masing komponen

1. Menghitung panas reaksi

=

= #REF!

= #REF!

ΔHf҂Dikutip dari Coulson 2005;

ΔHrxn

ΔHProduk

APP B-172

APP B-173

APP B-174

APP B-175

APP B-176

APP B-177

APP B-178

APP B-179

APP B-180

APP B-181

APP B-182

APP B-183

APP B-184

APP B-185

APP B-186

APP B-187

APP B-188

APP B-189

APP B-190

APP B-191

+ = +

= Panas yang terkandung dalam bahan masuk reaktor

= Panas yang dibawah bahan keluar

= Panas yang timbul dari reaksi

= Panas yang hilang

298.15

Panas sensibel

a b c

CHOH menjadi CH3COCH

3 +H2

Q1

ΔH7

oC

APP B-192

kmol/jam

KomponenKmol/jam

Masuk

141.9465

0.0000

-

Jumlah 141.9465

CH3COCH

3 (g)

C3H

7OH

H2O

H2

APP B-193

- +

#REF! - #REF!

#REF! kcal/jam

ΔHReaktan

ΔHrxn 298,15

APP B-194

APP B-195

APP B-196

APP B-197

APP B-198

98%

APP B-199

APP B-200

APP B-201

APP B-202

APP B-203

APP B-204

APP B-205

APP B-206

APP B-207

APP B-208

APP B-209

APP B-210

APP B-211

APP B-212

APP B-213

ΔH reaksi +

Panas yang terkandung dalam bahan masuk reaktor

Panas sensibel

c d e

QLoss

APP B-214

Panas sensibel Panas reaktan

+

Kmol/jam

Keluar

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

380 653.15 K

H2 (g)

oC

APP B-215

#REF! + #REF!

APP B-216

APP B-217

APP B-218

APP B-219

APP B-220

APP B-221

APP B-222

APP B-223

APP B-224

APP B-225

APP B-226

APP B-227

APP B-228

APP B-229

APP B-230

APP B-231

APP B-232

APP B-233

APP B-234

APP B-235

Panas sensibel

e

APP B-236

Panas reaktan

APP B-237

#REF!

APP B-238

APP B-239

APP B-240

APP B-241

APP B-242

APP B-243

APP B-244

APP B-245

APP B-246

APP B-247

APP B-248

APP B-249

APP B-250

APP B-251

APP B-252

APP B-253